贫金属星重元素丰度的核合成过程研究

贫金属星的元素丰度随着观测技术的提高,数据越来越丰富,为贫金属星的元素核合成理论和星系化学演化的研究提供了重要条件.以三种中子俘获核重元素观测丰度值为约束,分析了部分贫金属星重元素丰度三种核合成过程的贡献.结果显示,恒星金属丰度越接近于太阳系,其不同核合成过程对重元素丰度的贡献就与太阳系的情况越接;金属丰度较低的恒星,m-s过程对元素丰度的贡献越小,较重的元素丰度贡献主要来自r-过程.

扩散激波加速过程中激波厚度和级联阿尔芬波对粒子加速影响的研究

通过数值求解包含二阶费米加速的一维扩散方程,探讨在准平行激波条件下激波厚度和级联阿尔芬波对粒子加速的影响,研究粒子分布函数的演化与激波厚度和阿尔芬波强度的内禀关系.计算结果表明:(1)考虑激波厚度时,谱指数明显依赖于激波厚度,随着厚度从0.32增大到2.56,低能端(3—10 MeV)谱指数逐渐从2.1增加到3.7,高能端(20—60 MeV)谱指数从2.4增大到5.0,能谱逐渐变软;当初始注入粒子动量增大1.3倍,质子能谱指数从4.3减小到3.1,且与零厚度激波加速的谱指数差值缩小;厚度不变时,随着压缩比从2增加到4,准稳态分布时低能端(3—10 MeV)粒子能谱指数逐渐从4.0减小到1.8谱变硬;(2)在级联阿尔芬波的影响下,随着时间的增大,粒子在低能处(3—10 MeV)的谱指数从2.5减小到0.6高能端(20—60 MeV)谱指数从11.6减小到5.0,能谱变硬,拐点能量值从7.5 MeV增大到为19.6 MeV;随着波的能量密度增大,谱指数从5.8减小到2.9,这表明阿尔芬波强度越大,加速效率越高.通过与激波厚度解析结果和高能粒子事件的观测能谱比较发现两者是一致的,说明数值模拟结果是可靠的.

平行激波加速离子的数值研究

伴随耀斑和日冕物质抛射共生的日冕和行星际快激波作为一种粒子加速机制一直是理论研究关注的热点课题.在准平行激波传播条件下,首先建立数值求解一维输运方程的方法,然后探讨加速离子分布与激波和背景等离子参数之间的关系.取扩散系数分别为常数和能量的函数、有限自由逃逸边界的计算结果表明:(1)随着加速时间的增大,高能粒子近似呈双幂律分布,低能端(3～10 MeV)谱指数逐渐从10.2减小到2.4,能谱逐渐变硬,粒子被激波加速后能量逐渐增大;(2)随着激波压缩比从2增大到4,相同时间同一能量范围的粒子能谱谱指数逐渐从3.2减小到2.2,能谱逐渐变硬,表明激波强度的增大使得加速效率增大;(3)上下游逃逸边界由5减小到2后,粒子能谱的谱指数由2.4增大到3.3,粒子的加速效率减小;(4)当粒子注入能量增大时,粒子能谱的谱指数由2.4减小到0.9,加速效率增大;(5)当扩散系数与能量成正比时,粒子能谱指数由2.2增大到4.3,能谱变软.

Blazar天体的辐射特性研究

收集了47个Blazar天体的短时标光变资料,估算了中心天体质量和不同波段辐射区域,并对估算结果作了统计分析,发现Blazar天体中心黑洞质量在10~7M_☉到10^(10)M_☉之间,BL Lac天体与平谱射电类星体中心黑洞质量有很大差异,平谱射电类星体中心黑洞质量大于BL Lac天体中心黑洞质量;红外波段和γ射线波段辐射区域大小相似.同时,利用收集到Blazar天体的热光度分析了Blazar天体热光度与短时标光变之间的关系,证实了射电选BL Lac(RBL)天体和平谱射电类星体(FSRQs)的辐射是强成束的,但相对论聚柬效应对X射线选BL Lac(XBL)天体的辐射影响较小.

太阳Ⅲ型暴与反向Langmuir波的产生

一般认为,Langmuir波(LW)转换为电磁波是太阳Ⅲ型射电暴的产生机制.由电子束流不稳定性可以很容易地激发LW,正向LW和反向LW的相互作用被认为是产生Ⅲ型暴二次谐波的原因,但反向LW的色散方程和产生机制尚未得到充分研究.对含有温度的双流不稳定性的方程进行了解析求解,发现温度和束流速度分别对反向和正向LW色散关系具有显著影响,并采用粒子模拟(PIC)方法部分证实了解析推导的结果.通过PIC模拟研究了反向LW的产生机制,发现反向LW不能由电子束流直接激发,其能量基本上都是由正向LW散射得到的.然而,电子束流对正向LW的二次谐波有直接放大作用.

昭平、惜福和哈密铁陨石的矿物岩石学研究和化学群分类

详细分析了中国新近发现的3块铁陨石即:昭平、惜福和哈密的矿物组成和化学成分,并根据它们的化学元素(Ga、Ge、Ni和Ir等)含量进行了分群;昭平和惜福铁陨石分别属于ⅠAB的低Ni低Au亚群和ⅢCD铁陨石群,哈密铁陨石因为其本身的Ga和Ge的含量很低以及实验仪器的精度限制,只能得知该陨石的Ga含量小于2ppm、Ge含量小于10ppm,根据其化学元素含量.结构特征和矿物组成,初步判断哈密铁陨石应属于未分群铁陨石.

形变地球对不同驱动力的响应

地球形变位移场和重力场的时空变化无论在基础理论研究,还是在地理空间信息建设中都具有重要的意义.地球在各种力学机制的作用下产生了形变,形变又导致地球引力位的变化,即形变附加位或Euler引力位增量.基于矢量球函数的基本理论,讨论了引潮力、负载力和地表应力对地球形变和引力位增量的影响,给出了均匀不可压缩地球模型的Euler引力位增量的具体表达式和Love数的理论关系.可为地球形变的理论研究提供参考和依据.

黑洞候选体X射线双星Cyg X-1长期谱变化的研究

利用Rossi X-ray Timing Explorer(RXTE)卫星从1996年1月5日到2005年5月1日的all-sky monitor(ASM,1.5—12KeV)资料,详细分析了黑洞候选体X射线双星Cyg X-1在A-band(1.5—3KeV),B-band(3—5KeV)和C-band(5—12KeV)三个能段上光子计数率与谱线硬度比HR2(5——12KeV/3——5KeV)的相关性.利用1天时标的ASM资料研究发现,(1)Cyg X-1处于软态时,在A-band上光子计数率与硬度比HR2呈现反相关性,而在B-band和C-band上呈现正相关性.当该天体处于硬态时,在A、B、C三个能段上光子计数率与硬度比HR2都是反相关的.(2)Cyg X-1处于硬态和软态时,硬度比HR2与HR1都是正相关的.此外,还分析了ASM上"Dwell by Dwell"资料,得到了十分有趣的结果,即:(1)MJD=52600—52760期间(此时Cyg X-1处于硬态),A-band和B-band上的光子计数率与HR2是反相关性的,而在C-band上却呈现出较强的正相关性.(2)硬态时,硬度比HR2与HR1存在明显的反相关性.

低部主序恒星锂和铍的衰减

根据化学非均匀恒星的非局部对流理论,计算了质量为0．7-1．15M(?)恒星主序演化模型锂和铍的衰减,并将理论和不同年龄疏散星团锂丰度的观测进行了比较．结果表明,贯穿对流混合能重现温度低于6400 K的晚型主序星锂丰度观测的一般性质．贯穿对流混合可能是晚型矮星锂衰减的一种重要机制．

发生在5月16日太阳耀斑中的微波射电尖峰辐射

对1991年5月16日发生在2.5GHz和2.6 GHz的射电尖峰辐射的持续时间,偏振和准周期振荡等特点作统计分析,详细报导了尖峰辐射的左旋偏振和右旋偏振在2.5,2.6 GHz和3.1 GHz上的贡献.在这3个频率上,大量尖峰辐射不仅迭加在微波爆发的上升和极大相上.还迭加在微波爆发的下降相上.值得注意的是,在2.5 GHz和2.6 GHz处,也迭加在发生在主微波爆发后的小爆发上.尖峰辐射持续了17分钟.描述了发生在2.5GHz和2.6 GHz上尖峰辐射的不同时间尺度的偏振反转.统计分析表明在2.5 GHz以及2.6 GHz频率上的尖峰辐射的偏振反转有不同特点,在2.5 GHz频率上的尖峰辐射偏振反转比2.6 GH早1.5分钟,并且在2.5 GHz上尖峰辐射偏振方向反转更多.

γ射线暴光变曲线的研究

γ射线暴的光变曲线复杂多变,普遍认为是由内激波产生.由相对论运动学效应导出高速运动激波层发射的光子数与观测者接收到的光子数之间的转换关系,再运用内激波辐射的角度扩展得到单个脉冲的曲线方程和形状,其形状为典型的快上升指数下降.进而在合理的参数下用多壳层的连续碰撞模型对γ射线暴的一些观测光变曲线进行拟合,取得较好效果,由此可以解释更多类型的γ射线暴的光变曲线.

极贫金属晕星中Eu元素的起源

快中子过程(r-过程)发生在富中子的环境中.但是它所在的具体天体物理环境并不是很清楚.随着观测的进展,近年发现了很多的极贫金属的晕星.它们有两个特征:一是快中子元素超丰,并且相对丰度与太阳上的一致.另一个特征是当金属丰度一样时,星体中快中子元素的含量有大的弥散性.这为研究r-过程起源提供了一种独特的途径.模拟计算的方法,用于研究星系演化的过程,以及相伴发生的恒星的快中子核素含量的弥散性,可用来了解快中子元素的起源这样得出的星系演化模型,不仅包含了气体区域自发的恒星形成,而且考虑了超新星爆发激发的恒星形成.结果显示,低质量端的超新星应是快中子核素的产生地.同时,超新星引起的星系演化的不均匀性不足以解释观测到的晕星快中子元素含量的弥散,因此这个问题还有待于更进一步研究.

类星体与赛弗特Ⅰ型星系陡的巴尔末减缩的起源

类星体与赛弗特Ⅰ型星系中观测到很陡的巴尔末减缩,与传统的理论预言相矛盾．这是一个长期没有解决的困惑．如果活动星系核的宽的氢线是产生于“Cerenkov线状辐射”机制,这一难题就可解决．搜集了过去已发表的近百个有巴尔末减缩观测结果的类星体与赛弗特星系源,并采用“Cerenkov线状辐射”这一新型辐射机制的线强比公式完成了对观测的巴尔末减缩的理论计算．理论与观测符合很好,这是活动星系核宽的氢发射线主要起源于“Cerenkov线状辐射”机制的一个重要证据．如果这一结论最终获得肯定,将大大改变人们对活动星系核物理的认识．

黑洞双星的形成

目前,观测证认的黑洞双星在黑洞质量分布上存在一峰值,但是还没有比较完备的理论可以解释,试图对该分布规律给出较合理的解释．鉴于恒星的氦(He)核在黑洞形成中所扮演角色的重要性,将He核质量与黑洞初始质量联系起来．根据Fryer等人的二维核塌缩模拟的结果,找到了一拟合关系,从而根据He核大小可以估算黑洞的初始质量．采用PPE恒星演化程序计算确定He核质量．最后得到星族Ⅱ和星族Ⅰ黑洞双星的黑洞初始质量的分布,并结合观测给出了相应的解释．

新浮磁流触发暗条爆发的统计研究

观测研究表明有利于磁重联的新浮磁流与日冕物质抛射(CME)有密切关系．利用数值模拟的方法,新浮磁流触发CME的物理模型对观测结果进行了物理解释．基于这种模型,不考虑重力和热传导, 2．5维的数值模拟的理论结果显示:是否能够触发暗条爆发及CME,取决于新浮磁流磁通量的大小、浮现的位置以及其磁极走向,并给出了能够触发暗条爆发与不能触发爆发的参数空间．利用2002年和2003年的15个暗条爆发事例以及2002年的44个非爆发事例,对新浮磁流磁通量的大小、浮现的位置以及磁极走向进行了统计研究．结果表明并非所有的新浮磁流都能够使暗条失去平衡,形成CME．统计结果基本上支持了数值模拟的理论结果．这个结果可为空间天气预报研究提供有用的参考信息．

致密陡谱源1150＋497的VLBI偏振性质

利用美国甚长基线干涉阵对致密陡谱源1150+497进行双波段全偏振观测,获得该源在5GHz和8GHz波段的偏振流量和偏振矢量分布结果,发现该源偏振主要集中在核心处,并通过对三个频率偏振角的拟合,首次获得了源1150+497毫角秒尺度的旋转量约为66 rad/m^2.移去旋转量后,获得该源毫角秒尺度的内禀磁场分布,显示磁场矢量与喷流方向一致.

基于小波方法的平滑算法在引力透镜中的应用

基于离散小波变换(DWT)方法,提出了一种可用于计算三维数值模拟样本面密度的平滑算法.为检验方法的有效性,利用该算法研究了两组不同质量解析度的引力透镜数值模拟样本,样本采用了暗物质晕的等温椭球模型,使用蒙特卡罗方法生成.计算结果表明此算法能够在很高的精度上构建引力透镜模拟样本的面密度分布轮廓,由面密度计算出来的透镜的临界曲线和焦散曲线也能较好地和理论曲线吻合,结果是令人满意的.同时比较了三组不同的小波基的计算结果,包括Daub4,Daub6和B-spline 3th,给出了最优的选择.在不损失平滑效果的同时,此算法具有非常高的速度,非常适合于处理以后更高精度的N体数值模拟.

粘滞对黑洞吸积盘的截断的影响

采用吸积盘-冕模型研究了粘滞对黑洞X射线双星和低光度活动星系核(LLAGN)中吸积盘的截断以及黑洞X射线双星中高低态转变的影响.以前的分析表明,冕的结构对粘滞的大小非常敏感.因此详细计算了一系列粘滞系数情况下冕的结构.为了便于与观测比较,将数值计算结果进行解析拟合得到最大蒸发率和粘滞系数α的关系,M/M_(EDD)≈1.08α^(3.35);截断半径和粘滞系数的关系,R/R_s≈36.11α^(-1.94)这些结果可以用来解释光谱态的高低态的转换和截断半径的变化.并将这些结果应用到几个黑洞X射线双星XTE J1118 +480,GX 339—4,以及活动星系核NGC 4636中.